(57)【要約】【課題】排気ガス浄化用触媒コンバータの組み立て方法において金属容器への触媒担体及び触媒担体保持材の装填を容易にし、装填後有機物焼却処理における負荷を低減する触媒担体保持材を提供する。【解決手段】触媒担体保持基材である無機繊維を含む繊維マットの少なくとも一面に熱融着繊維を含む通気性が良く低坪量の不織布を有すること特徴とする触媒担体保持材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒担体を保持するためにその外周を覆う触媒担体保持材であって、無機繊維を含む繊維マットから構成される触媒担体保持基材の少なくとも一方の表面に熱融着繊維を含む不織布を有し、該不織布が通気度１５０ｃｍ３／(ｃｍ２・s)以上であることを特徴とする触媒担体保持材。
【請求項２】
熱融着繊維を含む不織布の坪量が２ｇ／ｍ２以上８ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の触媒担体保持材。
【請求項３】
熱融着繊維を含む不織布の厚みが１０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の触媒担体保持材。
【請求項４】
熱融着繊維を含む不織布を構成する熱融着繊維成分として共重合ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンの中から選ばれる少なくとも１種を２０質量％から８０質量％含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の触媒担体保持材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス浄化装置（排気ガス浄化用触媒コンバータ又は単に触媒コンバータと呼ばれる）に組み込まれる触媒担体を金属容器内に保持するための触媒担体保持材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、周知の如く、そのエンジンの排気ガス中に含まれる一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等の有害成分を除去するために、触媒コンバータが積載されている。
触媒コンバータは金属容器、触媒担体、触媒担体保持材により構成されている。
触媒担体は、エンジンの排気ガス中に含まれる一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等の有害成分を除去するために持ちられ、例えばコージェライト等からなる円筒状のハニカム状成形体に貴金属触媒等が担持されたものが一般的である。
触媒担体保持材は、触媒担体と金属容器の間に触媒担体を巻きつけるように搭載される。触媒担体保持材は触媒担体と金属容器の間を排気ガスが洩れ出ることを防止し、また自動車走行中の振動により触媒担体と金属容器が直接接触し触媒担体が損傷することを防止するために用いられる。
触媒担体保持材はアルミナ繊維やムライト繊維あるいはその他のセラミック繊維等の無機繊維を有機バインダーを用いて所定厚さのマット状に成形したものが主流となっている。
【０００３】
触媒コンバータはまず触媒を担持した触媒担体の周囲に、触媒担体保持材であるマットを巻き付け、次いでこれを金属容器に収納する。
収納の方法は一般的には２通りある。ひとつは、あらかじめ２分割された金属容器の一方に触媒担体保持材を巻いた触媒担体を挿入し、もう片方で覆った後容器を固定具や溶接によって固定する方法であり、もうひとつは、筒型容器の片側の末端から触媒担体保持材を巻きつけた触媒担体を圧入する方法である。
いずれの方法でも触媒担体保持材を巻いた触媒担体を金属容器にスムーズに挿入するための検討がなされている。
【０００４】
例えば特許文献１では触媒担体保持基材の上に有機不織布を配置し、さらにこの有機不織布に両面テープを貼り付けた後に、触媒担体の外周に上記両面テープを介して有機不織布及び触媒担体保持材を巻き付けて中間部品を作製し、次いで、この中間部品を筒型金属ケースの中へ圧入することを特徴とする触媒コンバータの製造方法を開示している。
特許文献２では触媒担体保持基材の表裏両面または外周を合成樹脂製フィルムで被覆した触媒保持材を触媒担体の外周に巻き付ける方法を開示している。
特許文献３では無機繊維製の基材と、基材の少なくとも金属容器側表面に形成され、２５℃でのヤング率が０．３ＭＰａ以下である粘弾性層とを備えることを特徴とする触媒担体保持材が開示されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２７１０号公報
【特許文献２】特開平８−６１０５４号公報
【特許文献３】特開２００９−４１４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
触媒コンバータは製品として使用する前に、焼成処理して触媒担体保持材の有機バインダーを焼失する作業を行っている。このような焼成処理は、メーカーにとって大きな負担となっており、重要課題となっている。
一方有機バインダーを低減すると無機繊維の結束力が弱まって触媒コンバータ用保持材が厚くなりまた有機バインダー焼失後の保持力が低下する問題がある。また、有機バインダーの減少により強度が低下し触媒担体への巻きつけ時の触媒担体保持材の金属容器側表面の亀裂や繊維脱落が問題となる。また、触媒担体保持材を巻いた触媒担体を金属容器挿入時の摩擦係数の増大といった問題も考えられる。
【０００７】
特許文献１では、両面テープを貼り付ける必要があるので工程が増えてしまい作業性が非常に悪い。また，触媒担体保持材と触媒担体との接触面に，坪量の高い（坪量１９ｇ／ｃｍ３）ポリエチレン樹脂不織布をホットプレスで貼り付け，保持シール体−有機不織布の一体マットが形成される方法を開示しているが、この方法では坪量の高い材料を用いていることと、ポリエチレン樹脂不織布がホットプレスによりフィルム化してしまうため取り付け後の焼却処理で多大なエネルギーを必要とする。
特許文献２ではその表裏両面または外周を合成樹脂製フィルムで被覆した触媒担体保持材を触媒担体の外周に巻き付ける方法を開示しているが、特許文献１と同様フィルムで触媒担体保持材を被覆すると装填後焼失処理時に加熱空気の通路を塞ぐ為有機物の焼失に時間がかかる。
特許文献３では粘弾性層が粘着性を有するためその表面を低摩擦材料からなる平滑層が必要となる。さらに平滑層として極薄のフィルムを使用した場合摩擦係数の低減効果が低い。
そこで本発明は触媒担体保持基材と不織布を熱接着により固定し触媒担体保持材を容易に製造し、触媒担体保持材を金属容器にスムーズに挿入し、焼成処理して焼失する有機物を低減するとともにスムーズに有機物を排出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記問題に鑑み鋭意検討した結果、触媒担体保持基材である無機繊維を含む繊維マットの少なくとも一面に熱融着繊維を含む通気性が良く低坪量の不織布を有する触媒担体保持材とすることにより上記問題が解決されることを見出し本発明に至った。
すなわち本発明の第１は、触媒担体を保持するためにその外周を覆う触媒担体保持材であって、無機繊維を含む繊維マットから構成される触媒担体保持基材の少なくとも一方の表面に熱融着繊維を含む不織布を有し、該不織布が通気度１５０ｃｍ３／(ｃｍ２・s)以上であることを特徴とする触媒担体保持材。
本発明の第２は、熱融着繊維を含む不織布の坪量が２ｇ／ｍ２以上８ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の触媒担体保持材。
【０００９】
本発明の第３は、熱融着繊維を含む不織布の厚みが１０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の触媒担体保持材。
本発明の第４は、熱融着繊維を含む不織布を構成する熱融着繊維成分として共重合ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンの中から選ばれる少なくとも１種を２０質量％から８０質量％含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の触媒担体保持材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の触媒担体保持材は、触媒担体保持基材である無機繊維を含む繊維マットの少なくとも一面に熱融着繊維を含む通気性が良く低坪量の不織布を有すること特徴とする触媒担体保持材である。熱融着繊維を含む通気性が良く低坪量の不織布を有することにより、無機繊維を含む繊維マットと不織布を熱接着により固定し触媒担体保持材を容易に製造できる。（保持材と不織布を張り合わせるための接着剤や両面テープが不要である）。不織布が触媒担体保持材と金属容器の摩擦を軽減するため触媒担体保持材を金属容器にスムーズに挿入することができる。不織布は坪量が非常に低く、フィルムと比較して通気性が高いため焼成処理して焼失する有機物を低減するとともにスムーズに有機物を排出するという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の触媒担体保持材の斜視図を示す。
【図２】触媒担体に本発明の触媒担体保持材を巻装した状態を示す斜視図
【図３】触媒コンバータの一例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明に使用する触媒担体については公知のものが使用できる。また触媒担体保持材の基材としては、既存の基材を使用する。        
例えば、無機繊維と少量の有機バインダーとを湿式成形した後、圧縮した状態で乾燥した圧縮マット、無機繊維を集綿したものをニードル加工したブランケットからなるマット、無機繊維とバーミキュライト等の膨張材とを湿式成形した膨張マット等のマット材等を使用する。あるいは、乾式によりマット材を形成したものでも良い。
本発明の触媒コンバータ用保持材は、該触媒担体保持材の少なくとも一面に熱融着繊維を含む不織布を設けたことを特徴とする
【００１３】
本発明を触媒コンバータに用いた例を図１〜図３を用いて説明する。
図１は本発明の触媒担体保持材の斜視図である。触媒担体保持基材の少なくとも１面に熱融着繊維を含む不織布を熱、レーザー、超音波等で接着することができる。より好ましくは熱により接着する方法であり熱融着繊維の融点以上で加熱することにより触媒担体保持基材に熱融着繊維を含む不織布を接着することができる。触媒担体保持基材の形状は公知のものが使用できる。
図２は触媒担体に本発明の触媒担体保持材を巻装した状態を示す斜視図である。
触媒担体と触媒担体保持材は公知の方法で固定することができる。
図３は触媒コンバータの一例を示す断面図である。この図を用いてその構造を説明すると触媒担体は触媒担体保持材に巻装され金属容器内に装填されている。触媒担体保持基材と金属容器の間に熱融着繊維を含む不織布がある。
【００１４】
本発明の不織布は通気度１５０ｃｍ３／(ｃｍ２・s)以上である。通気度を１５０ｃｍ３／(ｃｍ２・s)以上とすることで焼成処理過程でのフィルム化を防止し熱風の通過をスムーズにすることで発生する有機物を速やかに排出できる。より好ましくは通気度２００ｃｍ３／(ｃｍ２・s)以上である。また、通気度１０００ｃｍ３／(ｃｍ２・s)以下が無機繊維の脱落防止のために好ましい。より好ましくは通気度５００ｃｍ３／(ｃｍ２・s)以下である。  通気度は、配合する繊維の繊維径と坪量と不織布厚みを調整することで制御できる。
本発明の不織布は坪量２〜８ｇ／ｍ２であることが好ましい。坪量を坪量２ｇ／ｍ２以上とすることで不織布の強度を得られる。より好ましくは４ｇ／ｍ２以上である。また、坪量を８ｇ／ｍ２以下とすることで不要な有機分を低減することが出来る。より好ましくは６ｇ／ｍ２以下である。坪量は、抄紙時の繊維分散液の濃度と繊維分散液の抄紙網でのろ過量を調整することで制御できる。
【００１５】
本発明の不織布は厚み５０μｍ以下であることが好ましい。熱接着不織布の厚みを薄とすることで熱接着後の製品の厚みを抑えることができ厚み変化を低減できる。より好ましくは４０μｍ以下である。
本発明の不織布は厚み１０μｍ以上であることが好ましい。１０μ以上厚くすることで保持基材の無機繊維の凹凸による金属容器への接触を妨げ摩擦係数を低減できる。より好ましくは２０μｍ以上である。
【００１６】
熱融着性繊維とは８０℃〜１８０℃で熱融着性を有する繊維であり、例えば線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−プロピレンランダム共重合体、ポリプロピレン、共重合ポリプロピレンなどのポリオレフイン系繊維、共重合ポリエステル繊維である。さらに芯がポリエステルで鞘がポリエチレンで構成される芯鞘型複合繊維や芯がポリエステルで鞘がテレフタル酸とイソフタル酸の共重合ポリエステルで構成される芯鞘型複合繊維は鞘が熱融着する温度で芯が融着しないため不織布のフィルム化を防止できるためより好ましく用いることが出来る。
また上記の繊維は混合して用いても良く、ポリエステル繊維とポリエチレン繊維の混合物、ポリエステル繊維と共重合ポリエステル繊維の混合物、芯部がポリエステルで鞘部が共重合ポリエステルからなる芯鞘繊維とポリエステル繊維の混合物、芯部がポリエステルで鞘部がポリエチレンからなる芯鞘繊維とポリエステル繊維の混合物が好ましく用いることができる。
【００１７】
あるいはまた、芯部がポリエステルで鞘部が共重合ポリエステルからなる芯鞘繊維、芯部がポリエステルで鞘部がポリエチレンからなる芯鞘繊維を単独で用いても良い。特に好ましくは芯部がポリエステルで鞘部が共重合ポリエステルからなる芯鞘繊維とポリエステル繊維の混合物である。
これらの割合としては熱接着性を得るために融点が８０度〜１８０度の樹脂を含む繊維が２０重量％以上含むことが好ましい。より好ましくは４０％以上である。また熱接着時にフィルム状に溶融することを防止するために融点が８０度〜１８０度の樹脂を含む繊維が８０重量％以下含むことが好ましい。
【００１８】
本発明の不織布は、繊維長２ｍｍ〜８ｍｍにカットした短繊維を湿式抄紙法により不織布としたものであり、繊維の分散が極めて良好であるため、坪量２〜８ｇ／ｍ２という低坪量で高い繊維分散性が得られ均一である。
繊維長２ｍｍ以上とすることで抄紙時の紙強度を維持できる。より好ましくは３ｍｍ以上である。また、繊維長を８ｍｍ以下とすることで抄紙時の分散均一性を向上することができる。より好ましくは６ｍｍ以下であり、さらに好ましくは５ｍｍ以下である。繊維長の測定は任意に抽出した２０本の繊維をマイクロスコープ（キーエンス社製）にて５０倍に拡大投影し、モニター画面上に映し出した繊維の端部から端部迄を繊維の幅から大幅にずれないようにして各点間距離を計測した。
また、短繊維は均一で薄いシートを作製するために平均繊維径２０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは１５μｍ以下である。シートに適度な弾力性、通気性を保つために平均繊維径は２μｍ以上が好ましい。より好ましくは４μｍ以上である。平均繊維径の測定は任意に抽出した２０本の繊維についてマイクロスコープ（キーエンス社製）にて１０００倍に拡大投影し、モニター画面上に映し出した繊維１本あたり任意の３箇所の繊維径を計測し平均値を算出した。
【００１９】
本発明の不織布は湿式抄造法で作製することができる。繊維を離解機で水に均一に混合分散した後、円網抄紙機、長網抄紙機、または傾斜短網抄紙機、あるいはそれらを組み合わせたコンビネーション抄紙機などで抄造し、網上に該繊維が平面状に均一に分散した紙層を形成する。その後、ドラムドライヤー、ヤンキードライヤー、熱風ドライヤーなどの乾燥機で繊維を融着して不織布の最終強度を得るものである。
【実施例】
【００２０】
本発明を実施例に基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例などにより何ら限定されるものではない。不織布の特性測定結果を表１に示す。
【００２１】
[実施例１]
平均繊維径４μｍ、繊維長３ｍｍのポリエステル短繊維６０質量％と平均繊維径１２μｍ、繊維長５ｍｍの共重合ポリエステル短繊維４０質量％を混合した後消泡剤を添加し、高速離解機（パルパー）で水分散し繊維分散液を調整した。この繊維分散液にポリエチレンオキサイドを添加し、１９０メッシュ相当の抄紙網を備えた傾斜短網抄紙機で抄紙し表面温度１５０℃のヤンキードライヤーで加熱乾燥し、坪量４ｇ／ｍ２の不織布を得た。この不織布を無機繊維マットの表面にあて熱接着して触媒担体保持材を作製した。
【００２２】
[実施例２]
平均繊維径４μｍ、繊維長３ｍｍのポリエステル短繊維２０質量％と平均繊維径１１μｍ、繊維長５ｍｍの芯部ポリエステル／鞘部共重合ポリエステルの芯鞘型短繊維８０質量％を混合したこと、坪量を５ｇ／ｍ２としたこと以外は実施例１と同様にして触媒担体保持材を作製した。
【００２３】
[実施例３]
平均繊維径４μｍ、繊維長３ｍｍのポリエステル短繊維４０質量％と平均繊維径１２μｍ、繊維長５ｍｍの芯部ポリエステル／鞘部ポリエチレンの芯鞘型短繊維６０質量％を混合したこと、坪量を７ｇ／ｍ２としたこと以外は実施例１と同様にして触媒担体保持材を作製した。
【００２４】
[実施例４]
平均繊維径１１μｍ、繊維長５ｍｍの芯部ポリエステル／鞘部共重合ポリエステルの芯鞘型短繊維１００質量％を用いたこと、坪量を６ｇ／ｍ２としたこと以外は実施例１と同様にして触媒担体保持材を作製した。
【００２５】
[比較例１]
坪量１９ｇ／ｍ２、厚み６８μｍのポリエチレン繊維からなる不織布を無機繊維マットの表面にあて熱接着した、熱接着により不織布は表面がフィルム状に溶融した。
【００２６】
[比較例２]
坪量２０ｇ／ｍ２、厚み５７μｍの芯部がポリエステル繊維で鞘部が共重合ポリエステル繊維からなる不織布を無機繊維マットの表面にあて熱接着した。熱接着により不織布は表面がフィルム状に溶融した。
【００２７】
[比較例３]
坪量２ｇ／ｍ２、厚み１．８μｍのポリエステルフィルムを無機繊維マットの表面にアクリル系接着剤を用いて接着した。
【００２８】
[比較例４]
坪量４６ｇ／ｍ２、厚み５０μｍのポリエチレンフィルムを無機繊維マットの表面にアクリル系接着剤を用いて接着した。
【００２９】
【表１】
2010284571.tif 000002
【００３０】
表１に示すように、本願発明の触媒担体保持材は比較例と比べて熱接着時のフィルム化が防止でき、焼却性に優れ、摩擦係数の低減効果が優れている。
【００３１】
通気度：
ＪＩＳＬ−１０９６：１９９９  ８．２７．１Ａ法により測定した。通気度が３００ｃｍ３／(ｃｍ２・s)を超える場合は２枚以上重ねて測定し、１枚あたりの通気度に換算した値を用いた。
坪量：
恒温恒湿（２０℃、６５％ＲＨ）で２４時間静置した試験片（３１．５ｃｍ×３１．５ｃｍ）１０枚の質量を測定した。
厚み：
ＪＩＳＰ−８１１８により測定した。
【００３２】
熱接着時フィルム化：
実施例及び比較例の不織布を無機繊維マットに熱接着した後、不織布表面を目視で評価した。不織布の空隙部が見られるものを○、不織布の空隙部が溶融した繊維により閉塞しフィルム状に見える場合を×とした。またフィルムは×とした。
焼却性：
実施例及び比較例の不織布或いはフィルムをアルミ平板に挟み込み加熱焼却テストを行った。ブランクとしてポリエチレンフィルムを用いた場合より熱重量減少速度が速いものを○、同等のものを△、遅いものを×とした。
摩擦係数の低減効果：
実施例及び比較例の不織布或いはフィルムを無機繊維マットに貼り付けＳＵＳ板との摩擦係数を測定した。
無機繊維マットとＳＵＳ板との摩擦係数に対して、摩擦係数に大幅な低下が見られたものを○、摩擦係数に若干低下が見られたものを△、摩擦係数の低下が見られなかったものを×とした。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の触媒担体保持材はガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス浄化装置（排気ガス浄化用触媒コンバータ又は単に触媒コンバータと呼ばれる）に組み込まれる触媒担体を金属容器内に保持するために有効であり、さらには耐熱ガスケット、耐熱フィルターなどとしても有効である。
【図１】
2010284571.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010284571.tif 000005